Giáo trình Công nghệ phần mềm - Chương 5: Mô hình hóa phần mềm - Nguyễn Thị Minh Tuyền

Nhập môn Công nghệ phần mềm Tuần 7 – 8: Mô hình hóa phần mềm Nội dung của slide này được dịch và hiệu chỉnh dựa vào các slides của Ian Sommerville CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Mô hình ngữ cảnh Mô hình tương tác Mô hình cấu trúc Mô hình hành vi NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình hóa hệ thống (system modeling) £ Là quy trình phát triển các mô hình trừu tượng của một hệ thống, trong đó mỗi mô hình biểu diễn một góc nhìn. £ Các mô hình p giúp cho người phân tích hiểu được chức năng của một hệ thống p được sử dụng để giao tiếp với khách hàng 3 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sử dụng mô hình cho hệ thống đã tồn tại và hệ thống mới £ Các mô hình của những hệ thống đã có sẵn p Được sử dụng trong suốt giai đoạn công nghệ yêu cầu. p Giúp làm rõ việc hệ thống đó làm được gì. p Là một cơ sở để thảo luận về độ mạnh yếu của hệ thống cũ è tìm ra những yêu cầu cho hệ thống mới. £ Các mô hình cho hệ thống mới p Được sử dụng trong suốt quá trình công nghệ yêu cầu. p Hỗ trợ việc giải thích các yêu cầu cho các stakeholder của hệ thống p Sử dụng để thảo luận về các thiết kế và viết tài liệu hệ thống cho phần cài đặt. £ Quy trình công nghệ hướng mô hình (model-driven engineering process) có thể phát sinh một phần hay toàn bộ cài đặt hệ thống từ mô hình hệ thống. 4 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các góc nhìn hệ thống 5 external perspective interaction perspective structural perspective behavioral perspective System Mô hình hóa tương tác giữa một hệ thống và môi trường của nó, hoặc giữa các component của một hệ thống. Mô hình hóa tổ chức của một hệ thống hay cấu trúc của dữ liệu được xử lý bởi hệ thống. Mô hình hóa hành vi động của hệ thống và cách nó trả lời sự kiện như thế nào. Mô hình hóa ngữ cảnh hay môi trường của hệ thống. NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt UML £ Unified Modeling Language £ Là một ngôn ngữ mô hình hoá £ Mục tiêu: cung cấp cho người thiết kế, kỹ sư phần mềm, người phát triển hệ thống một công cụ để phân tích, thiết kế và cài đặt các hệ thống phần mềm cũng như để mô hình hoá quy trình nghiệp vụ. £ Được cập nhật và quản lý bởi OMG (Object Management Group). £ Phiên bản hiện tại: 2.5.1 £ Có 14 loại biểu đồ khác nhau NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các loại biểu đồ UML NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các biểu đồ UML thường dùng 8 Biểu đồ hoạt động (activity diagram) Chỉ ra các hoạt động trong một quy trình hay trong việc xử lý dữ liệu. Biểu đồ use case (use case diagram) Chỉ ra các tương tác giữa một hệ thống và môi trường của nó. Biểu đồ tuần tự (sequence diagram) Chỉ ra các tương tác giữa các actor và hệ thống, và giữa các component của hệ thống với nhau. Biểu đồ lớp (class diagram) Chỉ ra các lớp đối tượng trong hệ thống và các quan hệ giữa các lớp này. Biểu đồ trạng thái (state diagram) Chỉ ra hệ thống tương tác với các sự kiện bên trong và bên ngoài như thế nào. 5 loại sau đây có thể biểu diễn được các yếu tố cần thiết của một hệ thống. NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cách sử dụng các mô hình đồ họa £ Là phương tiện để thảo luận về hệ thống có sẵn hoặc hệ thống mới p Các mô hình không cần đầy đủ và không chính xác. £ Là một cách để viết tài liệu về hệ thống có sẵn p Cần chính xác nhưng không cần đầy đủ. £ Là một mô tả chi tiết về hệ thống, có thể được sử dụng để phát sinh việc cài đặt hệ thống p Các mô hình phải vừa đầy đủ và chính xác. 9 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Mô hình ngữ cảnh Mô hình tương tác Mô hình cấu trúc Mô hình hành vi NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình ngữ cảnh (context model) £ Được dùng để minh họa cho ngữ cảnh vận hành của một hệ thống p Chỉ ra cái nào nằm bên trong hệ thống, bên ngoài hệ thống. £ Các yếu tố về xã hội và tổ chức có thể ảnh hưởng đến quyết định đưa ra vị trí đường ranh giới hệ thống. £ Các mô hình kiến trúc chỉ ra kiến trúc của một hệ thống và mối quan hệ với các hệ thống khác. 11 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ranh giới hệ thống £ Các ranh giới hệ thống được thiết lập để định nghĩa cái gì ở bên trong và cái gì ở bên ngoài hệ thống. £ Vị trí của đường ranh giới hệ thống có ảnh hưởng sâu sắc đến yêu cầu hệ thống. 12 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ngữ cảnh của hệ thống MHC-PMS 13 MHC-PMS Admissions System Prescription System Management Reporting System HC Statistics System Patient Record System Appointments System NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ngữ cảnh của một hệ thống ATM ATM System Account DB Usage DB Branch Accounting system Branch counter system Security system Mantainance system 14 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Góc nhìn về mặt quy trình £ Các mô hình ngữ cảnh p chỉ ra các hệ thống khác trong môi trường, p không chỉ ra việc hệ thống được phát triển như thế nào trong môi trường đó. £ Mô hình ngữ cảnh thường được sử dụng cùng với các mô hình khác như mô hình quy trình nghiệp vụ (business process model) p Sử dụng biểu đồ hoạt động (activity diagram). 15 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình quy trình của việc giam giữ bắt buộc đối với bệnh nhân Confirm detention decision Find secure place Admit to hospital Transfer to police station Transfer to secure hospital Inform next of kin Inform social care Inform patient of rights Update register «system» Admissions system «system» MHC-PMS «system» MHC-PMS Record detention decision [dangerous] [not available] [not dangerous] [available] 16 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Mô hình ngữ cảnh Mô hình tương tác Mô hình cấu trúc Mô hình hành vi NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình tương tác £ Mô hình tương tác người dùng hỗ trợ việc nhận diện các yêu cầu người dùng. £ Mô hình hóa tương tác của một hệ thống với hệ thống khác làm nổi rõ các vấn đề về mặt giao tiếp có thể phát sinh giữa hai hệ thống. £ Mô hình hóa tương tác component giúp ta hiểu rõ liệu một cấu trúc hệ thống đưa ra có đáp ứng được các yêu cầu về hiệu năng và độ tin cậy hay không. £ Có thể sử dụng biểu đồ use case và biểu đồ tuần tự. 18 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biểu đồ use case £ Về nguồn gốc, các use case được phát triển để hỗ trợ cho việc thu thập yêu cầu và hiện nay nó được tích hợp vào trong UML. £ Mỗi use case biểu diễn một tác vụ rời rạc và chứa tương tác bên ngoài với một hệ thống. £ Các actor trong một use case có thể là người hoặc các hệ thống khác. £ Là phương tiện để lấy yêu cầu cho hệ thống. 19 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quy trình mô hình hoá use case £ Quy trình p Tìm ranh giới của hệ thống p Tìm các actor p Tìm các use case: Đặc tả use case; Tạo kịch bản. £ Đầu ra: p actor: người hoặc các đối tượng sử dụng hệ thống. p use case: đối tượng mà actor có thể tương tác với hệ thống. p quan hệ: quan hệ giữa actor và use case. p ranh giới hệ thống: là hình hộp quanh các use case để đánh dấu ranh giới hệ thống NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt MHC-PMS: Truyền dữ liệu £ Một use case trong hệ thống MHC-PMS Medical receptionist Patient record system Transfer data 21 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các use case liên quan đến ‘Medical Receptionist’ Medical receptionist Register patient Transfer data Contact patient View patient info. Unregister patient 22 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đặc tả use case £Mỗi use case gồm có tên và đặc tả. £ Đặc tả gồm: p Điều kiện trước: điều kiện phải đúng trước khi một use case được thực hiện. p Dòng sự kiện (Luồng chính): các bước trong use case p Điều kiện sau: điều kiện phải đúng tại thời điểm kết thúc use case. p Luồng thay thế (Luồng phụ) NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biểu đồ tuần tự £ Được sử dụng để mô hình hóa tương tác giữa các actor và các đối tượng trong một hệ thống. £ Chỉ ra một chuỗi tuần tự các tương tác xảy ra trong một use case cụ thể nào đó hoặc một trường hợp của use case. 27 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biểu đồ tuần tự xem thông tin bệnh nhân P: PatientInfo ViewInfo (PID) report (Info, PID, UID) authorize (Info, UID) Patient info D: MHCPMS-DB AS: Authorization authorization Error (no access) [authorization OK] [authorization fail] Medical Receptionist alt đối tượng và các actor chu kỳ sống (lifeline) của đối tượng thông điệp(message) thông điệp trả về (return message)điều kiện 28 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biểu đồ tuần tự để truyền dữ liệu P: PatientInfo login ( ) D: MHCPMS-DB AS: Authorization authorization [sendInfo] [sendSummary] Medical Receptionist PRS ok updateInfo( ) updatePRS (UID ) update (PID) update OKMessage (OK) summarize (UID ) authorize (TF, UID) authorization authorize (TF, UID) :summary update (PID) UpdateSummary( ) logout ( ) alt update OK Message (OK) 29 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Mô hình ngữ cảnh Mô hình tương tác Mô hình cấu trúc Mô hình hành vi NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình cấu trúc £ Hiển thị cấu trúc của một hệ thống về các component tạo nên hệ thống đó và mối quan hệ của chúng. £ Các mô hình cấu trúc có thể là p Mô hình tĩnh (static model): chỉ ra cấu trúc của thiết kế hệ thống, p Mô hình động (dynamic model): chỉ ra tổ chức của hệ thống khi nó được thực thi. £ Tạo ra các mô hình cấu trúc của một hệ thống khi thảo luận và thiết kế kiến trúc hệ thống. 31 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biểu đồ lớp (class diagram) £ Được sử dụng khi phát triển một mô hình hệ thống hướng đối tượng, để chỉ ra p các lớp trong một hệ thống p và mối liên hệ giữa các lớp đó. £ Một lớp đối tượng có thể được xem như một định nghĩa tổng quát về một loại đối tượng hệ thống. £ Một kết hợp (association) là một liên kết giữa các lớp mà nó chỉ ra rằng có một quan hệ giữa những lớp này. £ Khi đang phát triển các mô hình trong những giai đoạn đầu của quy trình công nghệ phần mềm p các đối tượng biểu diễn một cái gì đó trong thế giới thật (bệnh nhân, đơn thuốc, bác sĩ, ) 32 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các lớp và kết hợp Patient Patientrecord 1 1 Lớp Patient Kết hợp (association) 33 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các lớp và các kết hợp trong hệ thống MHC-PMS Patient Generalpractitioner Consultation Consultant Medication Treatment Hospital Doctor Condition referred-by referred-to diagnosed- with attends prescribes prescribesruns 1..* 1 1..* 11..* 1..* 1..* 1..* 1..4 1..* 1..* 1..* 1..* 34 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lớp Consultation Consultation Doctors Date Time Clinic Reason Medication prescribed Treatment prescribed Voice notes Transcript ... New ( ) Prescribe ( ) RecordNotes ( ) Transcribe ( ) ... Tên lớp Thuộc tính Thao tác 35 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổng quát hóa (Generalization) £ Tổng quát hóa là một kỹ thuật thường hay sử dụng để quản lý độ phức tạp. £ Thay vì nghiên cứu các đặc điểm chi tiết của mọi thực thể, ta có thể p đặt các thực thể vào các lớp tổng quát hơn và p tìm hiểu về các đặc điểm của những lớp này. £ Cho phép suy luận ra rằng các thành phần khác nhau của những lớp này có một số điểm chung. 36 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổng quát hóa £ Tổng quát hoá trong ngôn ngữ hướng đối tượng (Java, ...): sử dụng cơ chế kế thừa. £ Các lớp ở mức thấp hơn là các lớp con (subclass) kế thừa các thuộc tính và thao tác từ lớp cha (superclass). Những lớp ở mức thấp hơn sau đó có thể thêm vào các thuộc tính và thao tác cụ thể hơn. 37 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hệ thống phân cấp tổng quát hóa Doctor General practitioner Hospital doctor Consultant Team doctor Trainee doctor Qualified doctor Doctor là superclass của Hospital doctor và General practitioner Lớp General practitioner là subclass của lớp Doctor 38 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cây phân cấp chi tiết hơn Doctor General practitionerHospital doctor Name Phone # Email register ( ) de-register ( ) Staff # Pager # Practice Address 39 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình cộng gộp lớp đối tượng £ Aggregation model £ Chỉ ra cách mà các lớp được tập hợp lại thành các lớp khác. 40 Patient record Patient Consultation 11 1 1..* NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung Mô hình ngữ cảnh Mô hình tương tác Mô hình cấu trúc Mô hình hành vi NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình hành vi (behavioral model) £ Là các mô hình hành vi động (dynamic behavior) của một hệ thống khi nó đang thực thi. £ Chỉ ra cái gì xảy ra hoặc cái gì được giả định là xảy ra khi một hệ thống trả lời một tác động (stimuli) từ môi trường. £ Có hai loại tác động được đề cập đến: p Dữ liệu: Một số dữ liệu đến mà hệ thống phải xử lý. p Sự kiện: Một số sự kiện xảy ra làm kích hoạt việc xử lý của hệ thống. 42 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình hướng dữ liệu £ Nhiều hệ thống doanh nghiệp là hệ thống xử lý dữ liệu. p Những hệ thống này được điều khiển bởi dữ liệu đầu vào của hệ thống, với việc xử lý khá ít các sự kiện bên ngoài. £ Mô hình hướng dữ liệu chỉ ra một chuỗi tuần tự các hành động gồm việc xử lý dữ liệu đầu vào và phát sinh đầu ra tương ứng. £ Những mô hình này đặc biệt hữu ích trong suốt quá trình phân tích yêu cầu vì chúng có thể chỉ ra được việc xử lý end-to-end trong một hệ thống. 43 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình hoạt động của máy bơm insulin Calculate pump commands Blood sugar sensor Insulin pump Blood sugar level Pump control commands Insulin requirement Get sensor value Sensor data Compute sugar level Calculate insulin delivery Control pump Dữ liệu (được biểu diễn như các đối tượng) Xử lý (được biểu diễn như các hoạt động) 44 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Xử lý đơn đặt hàng :Order Fillin ( ) Purchase officer Validate ( ) [validation ok] «datastore» Orders Budget Update (amount) Save ( ) Supplier Send ( ) 45 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình hướng sự kiện £ Các hệ thống thời gian thực thường là những hệ thống hướng sự kiện, với việc xử lý dữ liệu cực tiểu. p Ví dụ: hệ thống chuyển đổi đường điện thoại trả lời các sự kiện như ‘receiver off hook’ bằng việc phát sinh chuông. £ Mô hình hướng sự kiện chỉ ra cách một hệ thống trả lời các sự kiện bên trong và bên ngoài. £ Dựa vào giả thuyết rằng một hệ thống có một tập hữu hạn các trạng thái và các sự kiện đó có thể gây nên một chuyển đổi từ trạng thái này đến trạng thái khác. 46 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Mô hình máy trạng thái £ Mô hình hóa hành vi của hệ thống để trả lời các sự kiện bên trong và bên ngoài. £ Chỉ ra các trả lời của hệ thống đối với sự kiện p thường được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống thời gian thực. £ Mô hình máy trạng thái (state machine model) chỉ ra các trạng thái của hệ thống (các nút) và sự kiện (cung) giữa các nút đó. Khi một sự kiện xảy ra, hệ thống chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. £ Biểu đồ trạng thái là một phần của UML và được dùng để biểu diễn các mô hình máy trạng thái. 47 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biểu đồ trạng thái của một lò vi ba Full power Enabled do: operate oven Full power Half power Half power Full power Number Door open Door closed Door closed Door open Start do: set power = 600 Half power do: set power = 300 Set time do: get number exit: set time Disabled Operation Cancel Waiting do: display time Waiting do: display time do: display 'Ready' do: display 'Waiting' Timer Timer Trạng thái Tác động (stimulus) 48 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trạng thái của lò vi ba [1] Trạng thái Mô tả Waiting Lò vi ba đang đợi đầu vào. Màn hình hiển thị thời gian hiện tại. Half power Nguồn được thiết lập ở mức 300 watts. Màn hình hiển thị ‘Half power’. Full power Nguồn được thiết lập ở mức 600 watts. Màn hình hiển thị ‘Full power’. Set time Thời gian nấu được thiết lập bởi giá trị đầu vào của người dùng. Màn hình hiển thị thời gian nấu đã được chọn và cập nhật lại thời gian người dùng đã thiết lập. Disabled Hoạt động của lò vi ba bị dừng vì lý do an toàn. Đèn bên trong lò bật sáng. Màn hình hiển thị ‘Not ready’. Enabled Hoạt động của của lò vi ba ở trang thái sẵn sàng để nấu. Đèn trong lò tắt. Màn hình hiển thị ‘Ready to cook’. Operation Lò đang ở trạng thái hoạt động. Đèn trong lò bật sáng. Màn hình hiển thị bộ đếm lùi. Khi nấu xong, có một tiếng buzz trong 5s. Đèn trong lò bật sáng. Màn hình hiển thị ‘Cooking complete’ khi đang có tiếng buzz. 49 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các tác động vào lò vi ba [2] Tác động Mô tả Half power Người sử dụng ấn nút half-power. Full power Người sử dụng ấn nút full-power. Timer Người sử dụng ấn một trong các nút định thời gian. Number Người sử dụng ấn nút số. Door open Cửa lò không được đóng. Door closed Cửa lò được đóng. Start Người sử dụng ấn nút Start. Cancel Người sử dụng ấn nút Cancel. 50 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hoạt động của lò vi ba Cook do: run generator Done do: buzzer on for 5 secs. Waiting Alarm do: display event do: check status Checking Turntable fault Emitter fault Disabled OK Timeout Time Door open Cancel Operation 51 NGUYỄN Thị Minh Tuyền CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tập £ Bài tập dựa trên đồ án môn học: p Review lại biểu đồ use case và đặc tả (KHÔNG NỘP) p Xây dựng biểu đồ lớp (class diagram)(NỘP) £ Hình thức làm bài: p Trên giấy: nộp cuối giờ p Trên máy tính: export ra file ảnh/pdf và nộp qua mail trong tối nay. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt